专利名称：脆性材料基板的激光切割方法
技术领域：
本发明属于脆性材料基板的精密切割加工领域。
背景技术：
脆性材料基板，如硅片、石英晶体、工程陶瓷、液晶玻璃等，在电子工业及日常生活 中有着非常广泛的应用。由于制造及工艺的缘故，以这些材料制造的元器件往往需要进行 切割等二次加工。对于脆性材料基板，传统的切割加工是用钻石、金刚石或硬金属轮划线，然后用机 械的方法折断。采用这种方式切割，在加工过程中易产生碎屑，切口断面比较粗糙，存在微 细裂纹，需要进行磨边、清洗等后处理工序，加工过程的机械力还会对元器件造成内在破 坏，成为元器件失效的潜在因素。为克服机械折断的缺点，专利CN1454858A、CNlOl 121220A、CN101444875等提到一 种激光切割法首先在基板上制造出一条初始裂纹(切口)，然后通过激光照射基板，再通 过低温源冷却基板，基板上初始裂纹在这种激剧变化的温度场作用下扩展，从而实现切割。这种激光切割方法存在的主要问题是1、切割路径控制比较困难，在切割过程，切 割线经常会偏离激光器移动的轨迹；2、过高的温度在切割线附近的残余应力导致切割面质 量下降，裂纹路径扩展不稳定。
发明内容
为克服现有技术的切割路径控制困难，裂纹路径扩展不稳定的缺点，本发明提供 了一种切割路径不偏移，控制简单，切割速度快的脆性材料基板的激光切割方法。脆性材料基板的激光切割方法，包括以下步骤1、在脆性材料基板的正面制作初始裂纹；2、使用激光器在基板的背面沿划线方向加热，基板在温度场所形成的热应力作用 下、沿激光器移动的方向开裂。进一步，所述的划线工具为钻石、金刚石或硬金属轮；或者所述的划线工具为采用 激光烧蚀法划线的脉冲型激光器。进一步，步骤1中，初始裂纹的深度小于或等于50μπι。进一步，步骤2中，加热用激光器为脉冲型或连续型。本发明的技术构思是在基板的正面划线，在其背面用激光器加热，避免了激光器 直接接触裂纹，裂纹的切割面不发生变化，裂纹路径始终保持初始状态。激光器只需沿着初 始裂纹移动即可，切割路径不偏移，控制简单，可提高切割速度。本发明具有切割路径不偏移，控制简单，降低了激光器的功率，提高了切割速度的 优点。
图1为划线工序示意2为激光加热工序示意图
具体实施例方式实施例一参照附图1、2，进一步说明本发明。脆性材料基板的激光切割方法，包括以下步骤1、在脆性材料基板3的正面AB⑶用划线工具1制作初始裂纹；2、使用激光器2在基板3的背面A' B' C' D'沿划线方向加热，基板3在温度 场所形成的热应力作用下、沿激光器2移动的方向开裂。所述的划线工具1为钻石、金刚石或硬金属轮；或者所述的划线工具为采用激光 烧蚀法划线的脉冲型激光器。步骤1中，初始裂纹ρ的深度h小于或等于50 μ m。步骤2中，加热用激光器为脉冲型或连续型。本发明的技术构思是在基板3的正面AB⑶划线，在其背面A' B' C' D'用激 光器2加热，避免了激光器2直接接触裂纹p，裂纹ρ的切割面不发生变化，裂纹路径始终保 持初始状态。激光器2只需沿着初始裂纹ρ移动即可，切割路径不偏移，控制简单，可提高 切割速度。实施例二 结合实例，进一步说明本发明实验样品为康宁(Corning)公司的Eagle2_的TFT-LCD，尺寸大小为 200mm X 100mm X0. 7mm。1、采用金刚石滚轮在液晶玻璃的正面中间划线；作用在金刚石滚轮上的作用力在 3N-15KN之间，经扫描电子显微镜测量，其划线深度在3 μ m-40 μ m之间；2、在划线完成后，在液晶玻璃的背面采用功率为100W的连续可调CO2激光器加 热；激光器波长为10. 6 μ m，在液晶玻璃背面形成的光斑直径在3mm-10mm之间，离焦量d在 40mm-90mm 之间；3、检验以前述参数切割液晶玻璃时，最高切割速度可达120mm/s ；切割面光滑平 整，经粗糙度检测仪检测，其切割断面Ra < 50 μ m。本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护 范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术 人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
权利要求
脆性材料基板的激光切割方法，包括以下步骤1)、在脆性材料基板的正面制作初始裂纹；2)、使用激光器在基板的背面沿划线方向加热，基板在温度场所形成的热应力作用下、沿激光器移动的方向开裂。
2.如权利要求1所述的脆性材料基板的激光切割方法，其特征在于所述的划线工具 为钻石、金刚石或硬金属轮；或者所述的划线工具为采用激光烧蚀法划线的脉冲型激光器。
3.如权利要求2所述的脆性材料基板的激光切割方法，其特征在于步骤1中，初始裂 纹的深度小于或等于50 μ m。
4.如权利要求3所述的脆性材料基板的激光切割方法，其特征在于步骤2中，加热用 激光器为脉冲型或连续型。
全文摘要
脆性材料基板的激光切割方法，包括以下步骤1、在脆性材料基板的正面制作初始裂纹；2、使用激光器在基板的背面沿划线方向加热，基板在温度场所形成的热应力作用下、沿激光器移动的方向开裂。本发明具有切割路径不偏移，控制简单，降低了激光器的功率，提高了切割速度的优点。
文档编号B23K26/42GK101879665SQ20101020840
公开日2010年11月10日 申请日期2010年6月24日 优先权日2010年6月24日
发明者卢炎麟, 周国斌, 姚建华, 杨渊思, 柴国钟, 王晨 申请人:浙江工业大学